Akis

Akies tipai

Šiandien žinoma dešimt skirtingų akių tipų. Dauguma vaizdo fiksavimo būdų evoliucionavo bent kartą.

Vienas iš būdų skirstyti akis į kategorijas - atkreipti dėmesį į "kamerų" skaičių. Paprastas akis sudaro tik viena įgaubta kamera, galbūt su lęšiu. Sudėtinės akys turi daug tokių kamerų su lęšiukais išgaubtu paviršiumi.

Akys taip pat gali būti skirstomos į grupes pagal fotoreceptoriaus pagaminimo būdą. Fotoreceptoriai būna ciliariniai arba rabdominiai, o kai kurie annelidai turi abu šiuos tipus.

Paprastos akys

Duobės akys

Duobutės akys išsidėsčiusios odos įdubime. Tai sumažina šviesos patekimo kampą. Tai leidžia organizmui pasakyti, iš kur sklinda šviesa.

Tokias akis turi apie 85 % filų. Jos tikriausiai atsirado anksčiau nei sudėtingesnės akys. Duobutės akys yra mažos. Jas sudaro iki šimto ląstelių, apimančių apie 100 µm. Kryptingumą galima pagerinti sumažinus angos dydį ir už receptorinių ląstelių uždėjus atspindintį sluoksnį.

Pinhole akis

"Pinhole eye" yra patobulinta akies duobutės forma. Ji turi keletą ypatybių, visų pirma mažą angą ir gilią duobutę. Kartais apertūrą galima keisti. Ji aptinkama tik Nautilus. Neturėdama lęšio vaizdui fokusuoti, ji sukuria neryškų vaizdą. Todėl nautiloidai negali atskirti objektų, kurių atstumas mažesnis nei 11°. Sumažinus diafragmą, vaizdas būtų ryškesnis, tačiau įeitų mažiau šviesos.

Sferinė lęšiuota akis

Duobių akių skiriamąją gebą galima labai pagerinti pridėjus medžiagos, iš kurios būtų pagamintas lęšis. Taip sumažinsite neryškumo spindulį ir padidinsite pasiekiamą skiriamąją gebą. Pačią paprasčiausią formą vis dar galima pamatyti kai kuriuose pilvakojuose ir anneliduose. Šios akys turi vieno lūžio rodiklio lęšiuką. Geresnį vaizdą galima išgauti naudojant medžiagas, turinčias didelį lūžio rodiklį, kuris mažėja link kraštų. Dėl to sumažėja židinio nuotolis ir tinklainėje susidaro ryškus vaizdas.

Ši akis sukuria pakankamai ryškų vaizdą, todėl judant akiai vaizdas gali būti labai neryškus. Siekiant sumažinti akies judėjimo poveikį gyvūnui judant, dauguma tokių akių turi stabilizuojančius akies raumenis.

Vabzdžių akies obuoliai turi paprastą lęšiuką, tačiau jų židinys visada yra už tinklainės.Jie niekada negali suformuoti aštraus vaizdo. Tai riboja akies funkciją. Ocelės (duobučių tipo nariuotakojų akys) neryškina vaizdo visoje tinklainėje. Jos labai gerai reaguoja į staigius šviesos intensyvumo pokyčius visame regėjimo lauke - šį greitą reagavimą dar labiau pagreitina dideli nervų pluoštai, kurie skuba perduoti informaciją į smegenis. Fokusuojant vaizdą saulės vaizdas taip pat būtų sutelktas į kelis receptorius. Intensyvi šviesa gali juos pažeisti; ekranuojant receptorius, būtų blokuojama dalis šviesos ir sumažėtų jų jautrumas.

Dėl tokios greitos reakcijos kilo prielaidų manyti, kad vabzdžių akelės daugiausia naudojamos skrydžio metu, nes jomis galima aptikti staigius pokyčius, kurie rodo, į kurią pusę pakilti (nes šviesa, ypač UV spinduliuotė, kurią sugeria augmenija, paprastai sklinda iš viršaus).

Lūžtanti ragena

Daugumos sausumoje gyvenančių stuburinių (taip pat kai kurių vorų ir vabzdžių lervų) akyse yra skysčio, kurio lūžio rodiklis didesnis nei oro. Ragena yra smarkiai išlenkta ir laužia šviesą link židinio. Lęšiukas nebūtinai turi laužti visą šviesą. Dėl to lęšiukas gali lengviau reguliuoti fokusą, o tai leidžia pasiekti daug didesnę skiriamąją gebą.

Atspindinčios akys

Vietoj lęšiuko galima naudoti akies viduje esančias ląsteles, kurios veikia kaip veidrodžiai. Tuomet vaizdas gali būti atspindimas, kad būtų sufokusuotas centriniame taške. Tokia konstrukcija taip pat reiškia, kad žmogus, žiūrintis į tokią akį, matys tą patį vaizdą kaip ir jas turintis organizmas.

Daugelis mažų organizmų, pavyzdžiui, rotifai, copeopodai ir plokščialąsčiai, naudoja tokią konstrukciją, tačiau jų akys yra per mažos, kad būtų galima gauti tinkamus vaizdus. Kai kurie didesni organizmai, pavyzdžiui, šukutės, taip pat naudoja reflektorines akis. Šukutės Pecten turi iki 100 milimetrų dydžio atšvaitų akis, apjuosiančias kiauto kraštą. Ji aptinka judančius objektus, kai jie praeina pro vienas po kito einančius lęšius.

Sudėtinės akys

Sudėtinės akys skiriasi nuo paprastų akių. Vietoj vieno organo, galinčio jausti šviesą, jos turi daug tokių organų. Kai kurios sudėtinės akys jų turi tūkstančius. Gautas vaizdas sudaromas smegenyse, remiantis daugelio akies vienetų signalais. Kiekvienas toks vienetas vadinamas ommatidija, keli - ommatidijomis. Ommatidijos išsidėsčiusios išgaubtame paviršiuje, kiekviena iš jų nukreipta šiek tiek skirtinga kryptimi. Skirtingai nuo paprastų akių, sudėtinės akys turi labai didelį matymo kampą. Jos gali aptikti greitą judėjimą, o kartais ir šviesos poliarizaciją.

Sudėtinės akys būdingos nariuotakojams, annelidams ir kai kuriems dvigeldžiams moliuskams.

Nautilus turi akį su skylute


Nariuotakojai, pavyzdžiui, ši bitė, turi sudėtines akis.

Akies evoliucija

Akių evoliucija prasidėjo nuo paprasčiausių šviesai jautrių dėmelių vienaląsčiuose organizmuose. Šios akių dėmelės atlieka ne ką kitą, kaip tik nustato, ar aplinkoje šviesu, ar tamsu. Daugumos gyvūnų viduje yra biocheminis "laikrodis". Šie paprasti akių taškeliai naudojami šiam paros laikrodžiui, kuris vadinamas cirkadiniu ritmu, reguliuoti. Pavyzdžiui, kai kurios sraigės apskritai nemato jokio vaizdo (paveikslėlio), tačiau jaučia šviesą, o tai joms padeda išvengti ryškios saulės šviesos.

Sudėtingesnės akys šios funkcijos neprarado. Specialios rūšies akies ląstelės jaučia šviesą ne tik matymo, bet ir kitais tikslais. Šios ląstelės vadinamos ganglijų ląstelėmis. Jos yra tinklainėje. Informaciją apie šviesą jos siunčia į smegenis kitu keliu (retinohipotalaminis traktas). Ši informacija pritaiko (sinchronizuoja) gyvūno cirkadinį ritmą prie 24 valandų šviesos ir tamsos ciklo gamtoje. Ši sistema taip pat veikia kai kurių aklų žmonių, kurie apskritai nemato šviesos, atveju.

Šiek tiek geresnės akys yra taurės formos, todėl gyvūnas žino, iš kur sklinda šviesa.

Sudėtingesnės akys suteikia visą regėjimo pojūtį, įskaitant spalvą, judesį ir tekstūrą. Šios akys yra apvalios formos, todėl šviesos spinduliai sutelkiami į galinę akies dalį, vadinamą tinklaine.

Kita

Gerai skraidantys vabzdžiai, pavyzdžiui, musės ar bitės, arba grobį gaudantys vabzdžiai, pavyzdžiui, maldininkai ar drakoniukai, turi specializuotas ommatidijų zonas, suskirstytas į fovea zoną, kuri suteikia aštrų regėjimą. Šioje zonoje akys yra suplokštėjusios, o briaunos didesnės. Dėl suplokštėjimo daugiau ommatidijų gali priimti šviesą iš taško. Taip gaunama didesnė skiriamoji geba.

Trapiosios žvaigždės Ophiocoma wendtii kūną dengia ommatidijos, todėl visa jos oda virsta sudėtinėmis akimis. Tas pats pasakytina ir apie daugelį chitonų.

Sudėtinė drakoniuko akis